【正文】 LDP、 LDF、 ANDP、 ANDF、 ORP、 ORF 指令 .................. 23 INV 指令 ............................................ 23 MC、 MCR 指令 ........................................ 24 PLS、 PLF 指令 ....................................... 24 STL、 RET 指令 ....................................... 25 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 NOP、 END 指令 ....................................... 25 三菱 FX2N 系列 PLC 可變程序控制器步進(jìn)梯形指令 .............. 26 第四章 交通信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) s efficiency and strengthen the control of traffic lights and monitoring the security situation is very important. The main idea of design is to achieve the control of traffic lights at crossroads by PLC. We will use OMRON, CPM1A40CDRAV type PLC, high reliability, small size, easy to expand the use of flexible features. Key word: Traffic light, PLC, control 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第一章 前言 引言 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。然而，隨著交通量的快速增長(zhǎng)和缺乏對(duì)道路的系統(tǒng)研究和控制，加寬道路并沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。通過對(duì)交通信號(hào)燈的控制要求分析，對(duì) PLC 控制系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬件設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行可靠，具有很高的蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 實(shí)用價(jià)值 。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程。根據(jù)這種設(shè)想， 1969 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制出了世界上第一臺(tái) PLC，并在美國(guó) GM 公司的汽車自動(dòng)裝配生產(chǎn)線上試用獲得成功。這些功能使 PLC 應(yīng)用于模擬量的閉環(huán)控制、運(yùn)動(dòng)控制、速度控制等具有了硬件基礎(chǔ)； PLC 具有輸出和接收高速脈沖的功能，配合相應(yīng)的傳感器及伺服裝置， PLC 可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制； PLC 配合可編程終端設(shè)備（如觸摸屏），可以實(shí)時(shí)顯示采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，為分析、研究系統(tǒng)提供依據(jù)；利用 PLC 的自檢信號(hào)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控； PLC 具有較強(qiáng)的通信功能，可與計(jì)算機(jī)或其他智能裝置進(jìn)行通信和聯(lián)網(wǎng)，從而能方便地實(shí)現(xiàn)集散控制。隨著 PLC 產(chǎn)品性能價(jià)格比的不斷提高，中小企業(yè)普及應(yīng)用 PLC 的投資已經(jīng)完全可以承受。裝有 CPU 的單元 稱為 CPU 模塊，其他稱為擴(kuò)展模塊。 3. 接收調(diào)用現(xiàn)場(chǎng)信息。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器是只讀存儲(chǔ)器，用戶不能更改其內(nèi)容。 3. 工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。輸入單元接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向 PLC 提供的信號(hào)，例如由按鈕、操作開關(guān)、限位開繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、撥碼器等提供的開關(guān)量信號(hào)。 LED 顯示該輸入點(diǎn)的狀態(tài)。虛線框內(nèi)是 PLC 內(nèi)部的輸入電路，框外左側(cè)為外部用戶接線。輸入單元只有一個(gè)公共端子（ COM）的稱為共點(diǎn)式，外部各輸入元件都有一個(gè)端子與 COM 相接；分組式是將輸入端子分為若干組，每組各公用一個(gè)公共端子；隔離式輸入單元，是具有公共端子的各組輸入點(diǎn)之間互相隔離，可各自使用獨(dú)立的電源。如果負(fù) 載是感性的，則必須與負(fù)載并接續(xù)流二極管（如圖 中虛線所示），負(fù)載通過續(xù)流二極管釋放能量。同時(shí)輸出指示燈 LED 點(diǎn)亮。圖中只畫出對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸出點(diǎn)的輸出電路，各輸出點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸出電蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 路均相同。另外，繼電器從線圈得電到觸點(diǎn)動(dòng)作存在延遲時(shí)間，是造成輸出滯后于輸入的原因之一。另外，通過I/O 擴(kuò)展口還可以連接各種智能單元，擴(kuò)展 PLC 的功能。 （ 5） 結(jié)構(gòu)文本 . 標(biāo)準(zhǔn)中的兩種圖形語(yǔ)言 — 梯形圖 (LD)和功能塊圖 (FBD),還有兩種文字語(yǔ)言 — 指令表(IL)和結(jié)構(gòu)文本 (SFC)是一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖 .如下： (1) 順序功能圖 (SFC) SFC 提供了一種組織程序的圖形方法 ,在 SFC 中可以用別的語(yǔ)言嵌套編程 .步、轉(zhuǎn)換和動(dòng)作是 SFC 中的三種主要組件 .步是一個(gè)邏輯塊 ,即對(duì)應(yīng)于特定的控制任務(wù)的編程邏輯 ,動(dòng)作是控制任務(wù)的獨(dú)立部分 ,轉(zhuǎn)換是從一個(gè)任務(wù)到另一個(gè)任務(wù)的原因 . ⑵ 梯形圖 (LD) 梯形圖是使用的最多的 PLC 圖形編程語(yǔ)言 .梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似 ,具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn) ,很容易被工廠熟悉繼電器的電氣人員掌握 ,特別適用于開關(guān)量邏輯控制 .在編程軟件中 ,用戶程序可以在不同的編程語(yǔ)言之間切換 . ⑶ 指令表 (IL) 由若干條指令組成的程序稱為指令程序 .PLC 的指令是一種與微機(jī)的匯編語(yǔ)言中的指令相似的助記符表達(dá)式 ,小型 的指令系統(tǒng)比匯編語(yǔ)言的簡(jiǎn)單得多 ,僅用 20 來?xiàng)l指令就可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的控制 . ⑷ 功能塊圖 (FBD) 這是一種似于數(shù)學(xué)邏輯電路的圖形編程語(yǔ)言 ,有數(shù)字電路基礎(chǔ)的熱很容易掌握 .功能塊圖用類似于與門、或門的方框來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系 ,方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量 ,右側(cè)為輸出變量 ,輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運(yùn)算 ,信號(hào)是自左向右流動(dòng)的 .就像電路圖那樣 ,功能塊圖的組件被“導(dǎo)線”連接在一起 . ⑸ 結(jié)構(gòu)文本 (ST) 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 結(jié)構(gòu)文本是為 IEC611313 標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級(jí)編程語(yǔ)言 ,可以增加 PLC 的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示 、報(bào)表打印等功能 ,方便擁護(hù)的使用 。如果屬于一般性故障，則只報(bào)警不停機(jī)，等待處理。 (2)每條指令的執(zhí)行時(shí)間不同。 4. I/O 刷新階段 在 I/O 刷新 階段， CPU 要做兩件事情。 PLC 的主要性能指標(biāo) 在描述 PLC 的性能時(shí)，經(jīng)常用到以下術(shù)語(yǔ)：位（ Bit）、數(shù)字（ Digit）、字節(jié)（ Byte）及字（ Word）。這里說的存儲(chǔ)容量指的是用戶程序存儲(chǔ)器的容量。 3. 掃描速度 掃描速度是指 PLC 執(zhí)行程序的速度，是衡量 PLC 性能的重要指標(biāo)。大部分 PLC 可以用 I/O 擴(kuò)展單元進(jìn)行 I/O 點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展；有的 PLC 可以使用各種功能模塊進(jìn)行功能擴(kuò)展等。為主機(jī)備體驗(yàn)擴(kuò)展其輸入輸出的擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能模塊單元。 輸出端子是 PLC 向外部負(fù)載發(fā)送信號(hào)的窗口。但是，該觸點(diǎn)步能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)要通過輸出繼電器進(jìn)行。此外，在不用于步進(jìn)梯形指令時(shí)，狀態(tài)奇也可與輔助繼電器一樣在一般的順控中使用。 FX2N 系列 PLC 計(jì)數(shù)器 (C)分為 16 位增計(jì)數(shù)器、 32 位增 /減雙向高速計(jì)數(shù)器。 OUT 指令是對(duì)輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的線圈驅(qū)動(dòng)指令，對(duì)輸入繼電器不能使用。 表 34 OR、 ORI 指令 助記符，名稱 功能 回路表示和可用軟元件 程序步 OR 或 常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接 1 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 ORI 或非 常閉初見并聯(lián)連接 1 ORB、 ANB 指令 ORB、 ANB 指令都是不帶軟元件的獨(dú)立指令。 表 36 LDP、 LDF、 ANDP、 ANDF、 ORP、 ORF 指令 助記符，名稱 功能 回路表示和可用軟元件 程序步 ANDP與脈沖上升沿 上升沿檢出串聯(lián)連接 2 ANDF與脈沖下降沿 下降沿檢出串聯(lián)連接 2 ORP 或脈沖上升沿 上升沿檢出并聯(lián)連接 2 ORF 或脈沖下降沿 下降沿檢出并列連接 2 INV 指令 在梯形圖中，只能在能輸出 AND 或 ANI、 ANDP、 ANDF 指令步的相同位置處，才可編寫INV 指令。其中步進(jìn)梯形指令 STL 是利用內(nèi)部狀態(tài)軟元件，在順序程序上進(jìn)行工序步進(jìn)控制指令；返回 RET 指令是表示狀態(tài)流程 結(jié)束，用于返回主程序的指令。 (2) STL 觸點(diǎn)斷開時(shí)，與其相連的賄賂不動(dòng)作，一個(gè)掃描周期后步再執(zhí)行STL 指令。 分別用東、南、西、北表明四個(gè)流向的主車道，用 A、 B、 P 分別表示各主車道的左轉(zhuǎn)車道、直行車道以及人行道。 流程圖 編寫這個(gè)程序的思路是：在啟動(dòng)按鈕控制的時(shí)間內(nèi)，整個(gè)控制過程應(yīng)遵循如圖 所示的流程圖。則十字路口交通燈模擬控制電路圖如圖 所示。 為此，可采用如下方案進(jìn)行交通燈控制： 首先，采用電感式傳感器探測(cè)車輛的流量以得到車輛脈沖，然后把這一脈沖輸入到 PLC； 考慮到車輛脈沖的頻率，采用 PLC 內(nèi)高速計(jì)數(shù)器對(duì)車輛脈沖的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，并按一定的智能控制原則自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)間長(zhǎng)度 。 另外，采用繼電器輸出的 PLC可直接驅(qū)動(dòng)交通燈 。 同時(shí)他 對(duì)工作的責(zé)任感和對(duì)科研的精神給我留下深刻的印象，這將對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作起到潛移默化的影響。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 參考文獻(xiàn) [1]宮淑貞 ,王冬青 ,徐世許 ,可編程控制器原理及應(yīng)用 ,2020,14,人民郵電出版 社 :1168 [2]漆漢宏， PLC電氣控制技術(shù)， 2020， 06： 110116 [3]廖常初 ， 一種通用的 PLC順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法 ， 電氣傳動(dòng) ， 1992， 05： 18 [4]徐義亨 ， 可編程控制器 (PLC)的應(yīng)用技術(shù)講座 ， 化工自動(dòng)化及儀表 ， 1994， 03： 15 [5]孔偉輝 ， 趙忠發(fā) ， 鄭元喜 ， 張駿 ， 劉磊 ， 張?zhí)m嵐 ， PLC 推廣應(yīng)用綜述 ， 制造業(yè)自動(dòng)化 ， 1993， 04:17 [6] 張欽哉 ， 國(guó)外 PLC 技術(shù)發(fā)展趨向 ， 測(cè)控技術(shù) ， 1992， 04:15 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 致 謝 在這次本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成過程之中，我得到了來自各位老師、朋友和家人的無私的幫助。 高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)頻率可達(dá) 10kHz,可滿足探測(cè)車輛要求 。 [5] 因此，從提高交通控制系統(tǒng)的效率出發(fā)，有必要尋求一種具有智能的交通控制系統(tǒng) 。同理，東西方向的 14 盞三色燈也照此辦理，因此輸出只占 14 個(gè)輸出點(diǎn)。封鎖東西向交通； (2）按鈕 2—— 按下該按鈕以后，則南北向均為紅燈，東西向均為綠燈。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第四章 交通信號(hào)控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 只控功能：是用 STL 指令，取指令 (LD、 LDI)點(diǎn)移至右邊。 END 為程序結(jié)束指令， PLC 反復(fù)進(jìn)行輸入處理，程序執(zhí)行和輸出處理，在程序的最后寫入 END 指令，則 END 以后的其余程序不再執(zhí)行，而直接進(jìn)行輸出處理。這些指令都是不帶軟元件編號(hào)的獨(dú)立指令，是進(jìn)行分支多重輸出的回 路編程的方便指令。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 表 33 AND、 ANI 指令 助記符，名稱 功能 回路表示和可用軟元件 程序步 AND與 常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接 1 ANI 與非 常閉初見串聯(lián)連接 1 OR、 ORI 指令 OR、 ORI 指令分別用于單個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)的并聯(lián)，并聯(lián)觸點(diǎn)數(shù)量不受限制，該指令可以連續(xù)多次使用。 FX2N 系列可編控制器的基本指令 FX2N 系列 PLC 有基本指令 27 條；步進(jìn)指令 2 條；應(yīng)用指令 128 種， 298 條。 (6) 計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器在程序中用作技術(shù)控制。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 (4) 狀態(tài)器 狀態(tài)器是對(duì)工序步進(jìn)控制簡(jiǎn)易編輯的重要元件，經(jīng)常與步進(jìn)梯形指令結(jié)合使用。 FX2N 系列 PLC 的輸入、輸出繼電器